KR102180157B1 - 말레산과 황산구리 혼합물을 이용한 뿌리혹선충병 방제 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 말레산 및 황산구리를 포함하는 살선충 조성물에 관한 것으로, 상기 살선충 조성물은 기존 화학 농약과 유사한 방제효과를 나타내므로, 기존 화학 농약에 저항성이 생긴 뿌리혹선충 등을 방제할 수 있다. 또한, 상기 살선충 조성물은 환경오염 문제, 잔류독성 문제 및 인체독성 문제가 발생하지 않으므로, 잔류농약 감소 및 환경과 인체에 더 유익한 작물보호제로서 사용할 수 있다.

Description

말레산과 황산구리 혼합물을 이용한 뿌리혹선충병 방제 방법{Control methods of root-knot nematode disease using the maleic acid and copper sulfate}
본 발명은 말레산과 황산구리 혼합물을 이용한 뿌리혹선충병 방제 방법에 관한 것이다.
뿌리혹선충(root-knot nematode)은 전 세계적으로 가장 많은 경제적 피해를 주는 식물 기생선충 중 하나이다. 상기 뿌리혹선충 속(Meloidogyne)은 약 100 여 개의 종으로 구성되어 있으며, 이 중, Meloidogyne arenaria, Meloidogyne incognita, Meloidogyne hapla 그리고 Meloidogyne javanica가 식물 성장에 피해를 끼치는 뿌리혹선충의 주요 종으로 고려되고 있다.
이러한 뿌리혹선충은 기주 식물의 뿌리에 기생한 후 거대한 세포를 형성하여 기주 식물의 성장을 저해하고, 많은 원예 및 작물 생산에 심각한 위협을 준다. 이러한 뿌리혹선충은 선충으로 인한 전 세계 경제 피해액(연간 770 내지 1000억 달러)의 상당한 부분을 차지하는 것으로 추정된다.
뿌리혹선충에 의해 발생하는 토양 전염병은 쉽게 전염되는 경향이 있으며, 잎을 통한 질병 또는 해충에 비해 예측, 감시 및 통제가 비교적 어렵다.
지금까지 식물 재배 현장에서 뿌리혹선충의 방제는 뿌리혹선충의 자연적 포식자 및 기생동물을 사용하거나 화학적 살충제가 사용되어 왔다(특허문헌 1). 그 중, 지난 수십 년 동안 합성 화학 물질 농약이 뿌리혹선충 질병을 통제하는데 효과적으로 사용되어 왔지만, 이러한 화학 물질 농약의 장기간 사용은 환경오염, 잔류독성 및 인체 건강에 부정적인 영향을 미친다. 따라서, 뿌리혹선충을 방제할 수 있는 안전하고 효과적인 대안이 시급히 야기되고 있다.
1. 한국공개특허공보 제10-2017-0054894호
본 발명은 기존 합성 화학 물질 농약의 문제점으로 지적되었던 환경오염 문제, 잔류독성 문제 및 인체독성 문제 등의 위험성을 낮춘 뿌리혹선충 방제용 조성물 및 이를 이용한 뿌리혹선충의 방제방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 말레산 및 황산구리를 포함하는 살선충 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 말레산 및 황산구리를 포함하는 뿌리혹선충병 방제용 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 전술한 살선충 조성물을 선충에 처리하는 단계를 포함하는 살선충 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 전술한 따른 뿌리혹선충병 방제용 조성물을 식물부위, 토양 또는 종자에 처리하는 단계를 포함하는 뿌리혹선충병의 방제방법을 제공한다.
본 발명에 따른 살선충 조성물(및/또는 뿌리혹선충병 방제용 조성물)은 우수한 살선충 효능을 지니며, 구체적으로, 뿌리혹선충병에 대한 우수한 방제 활성을 나타낸다. 또한, 상기 살선충 조성물은 기존 화학 농약과 유사한 방제효과를 나타내므로, 기존 화학 농약에 저항성이 생긴 선충을 방제할 수 있다.
또한, 상기 살선충 조성물은 환경오염 문제, 잔류독성 문제 및 인체독성 문제가 발생하지 않으므로, 잔류농약 감소 및 환경과 인체에 더 유익한 작물보호제로서 사용할 수 있다.
이러한 살선충 조성물은 국내 농작물 재배지의 연작 장해 요인으로 문제가 되고 있는 뿌리혹선충 등 식물기생 선충에 대한 방제를 위해 사용되고 있는 농약을 대체함으로써, 친환경 농업의 구현뿐만 아니라 농작물의 농약 잔류 및 토양 오염을 경감시켜 환경 보전에 기여할 수 있다.
도 1은 6종의 유기산과 황산구리의 농도에 따른 Meloidogyne incognita의 2령 유충에 대한 (A) 살선충 활성 및 (B) 알 부화 억제 활성을 나타내는 그래프이다.
도 2는 말레산, 이성질체인 푸마르산 및 폴리말레산의 Meloidogyne incognita의 2령 유충에 대한 살선충 활성을 나타내는 그래프이다.
도 3은 In vivo 실험에서 뿌리혹선충병에 대한 말레산 수화제와(MA-WP30), 황산구리 수화제(CS-WP30) 및 말레산과 황산구리의 혼합물 수화제(MIX-WP30)의 방제 효과를 나타내는 사진이다.
도 4는 포장에서 멜론 뿌리혹선충병에 대한 말레산과 황산구리의 혼합물 수화제(MIX-WP30)의 방제 효과를 나타내는 사진이다.
본 발명의 일 실시예에서는, 말레산 0.0781 mM과 황산구리 0.3125 mM의 혼합물의 살선충율이 100%로 나타났다. 이는 뿌리혹선충 최소 억제 농도값이 각각 0.615 mmol/L인 말레산 및 황산구리를 단독으로 사용했을 경우와 비교하여 혼합물을 사용했을 때 상승 효과가 있음을 나타낸다(실험예 3 및 4). 또한, 일 실시예에서는, 말레산과 황산구리의 혼합물을 처리한 토마토 식물 뿌리의 뿌리혹이 51.72% 감소하고 식물 뿌리와 줄기의 무게가 무처리구와 비교하였을 때보다 증가하였다. 이는 기존 선충탄과 유사한 감소치를 나타낸 것으로, 본 발명의 혼합물이 작물에 발생하는 뿌리혹선충병을 친환경적으로 방제하는데 유용함을 나타낸다(실험예 5).
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명은 말레산 및 황산구리를 포함하는 살선충 조성물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 말레산 및 황산구리를 포함하는 뿌리혹선충병 방제용 조성물에 관한 것이다.
이하, '조성물'의 기재는 별도의 설명이 없는 한 말레산 및 황산구리를 포함하는 살선충 조성물 및 말레산 및 황산구리를 포함하는 뿌리혹선충병 방제용 조성물을 모두 포함하는 의미로 사용할 수 있다. 또한 상기 조성물은 말레산 및 황산구리의 혼합물로 표현할 수 있다.
본 발명에서 선충의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, Meloidogyne incognita, Meloidogyne acronea, Meloidogyne arenaria, Meloidogyne artiellia, Meloidogyne brevicauda, Meloidogyne chitwoodi, Meloidogyne coffeicola, Meloidogine exigua, Meloidogyne fruglia, Meloidogyne gajuscus, Meloidogyne hapla, Meloidogyne incognita, Meloidogyne javanica, Meloidogyne enterolobii, Meloidogyne naasi, Meloidogyne partityla 및 Meloidogyne thamesi로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상일 수 있고, 바람직하게 Meloidogyne incognita일 수 있다.
본 발명의 조성물은 말레산 및 황산구리를 포함한다. 상기 말레산 및 황산구리는 각각 살선충 효능을 가지는데, 상기 말레산 및 황산구리를 함께 사용함으로써 보다 우수한 상승된 살선충 및/또는 뿌리혹선충 방제 효과를 가질 수 있다.
말레산(Maleic acid)은 유기산 중 하나로, 하기 화학식 1로 표현되는 화합물이다.
[화학식 1]
Figure 112019026559630-pat00001
상기 말레산은 퓨마릭산(Fumaric acid) 등의 이성질체 또는 폴리말레산(Poly maleic acid) 등의 중합체의 형태로 사용될 수 있으나, 말레산의 형태로 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 조성물 내에서 상기 말레산의 농도는 0.01 내지 10 mmol/L(mM), 0.1 내지 1.0 mmol/L, 0.3 내지 0.5 mmol/L 또는 0.01 내지 0.1 mmol/L일 수 있다. 상기 범위에서 황산구리와 조합 시 우수한 상승 효과를 나타낼 수 있다.
본 발명의 살선충 조성물은 황산구리(copper sulfate, CuSO4)를 포함하며, 상기 조성물 내에서 황산구리의 농도는 0.01 내지 10 mmol/L, 0.1 내지 1.0 mmol/L 또는 0.3 내지 0.5 mmol/L일 수 있다. 상기 범위에서 전술한 말레산과 조합 시 우수한 상승 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 상기 말레산 및 황산구리의 비율은 1:1 내지 1:10, 1:3 내지 1:5, 1:0.5 내지 1.5, 1:0.7 내지 1.3 mmol/L일 수 있다.
본 발명의 조성물이 적용될 수 있는 식물은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 뿌리혹선충에 의해 뿌리 혹을 야기하는 호박, 참외, 토마토, 수박, 오이, 가지, 딸기, 고추, 담배, 당근, 땅콩, 무, 상추, 시금치, 배, 우엉, 양파, 참깨, 인삼, 콩, 포도, 복숭아 또는 감자와 같은 식물일 수 있다.
본 발명의 조성물은 바람직하게, 수화제, 현탁제, 유제, 유탁제, 미탁제, 액제, 분산성 액제, 입상수화제, 입제, 분제, 액상수화제, 수면부상성입제 또는 정제의 형태로 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 조성물은 그 자체로, 전술한 그의 제제 형태로 또는 이들 제제를 추가로 희석하여 제조될 수 있는 사용형태로 사용할 수 있다. 이들은 통상적인 방법으로, 예를 들어 붓기, 분무, 연무 (atomizing), 산포 또는 뿌리기 (broadcasting)에 의해 사용될 수 있다.
일 구체예에서, 본 발명의 조성물은 수화제의 형태로 사용할 수 있으며, 상기 수화제를 100 배 내지 1000 배 또는 300배 내지 700 배 희석하여 사용할 수 있다.
상기 제제들은 공지된 방법으로, 예를 들어, 임의로 계면활성제, 즉 유화제 및/또는 분산제 및/또는 포움 형성제를 사용하여 증량제, 즉, 액체 용매 및/또는 고형 담체와 혼합하여 제조할 수 있다.
상기 계면활성제는 분자 중에 친수성, 및 친유성 분자단을 가진 양친매성 물질로서, 세정력, 분산력, 유화력, 가용화력, 습윤력, 살균력, 기포력, 및 침투력 등이 우수하므로, 효과적으로 약효를 발현하도록 습윤, 붕괴, 분산, 유화시키는 작용을 수행한다. 이러한 계면활성제로는 알킬(C8∼C12)벤젠설포네이트, 알킬(C3∼C6)나프탈렌설포네이트, 디알킬(C3∼C6)나프탈렌설포네이트, 디알킬(C8∼C12)설포석시네이트, 리그닌설포네이트, 나프탈렌설포석시네이트포르말린 축합물, 알킬(C8∼C12)나프탈렌설포네이트포르말린 축합물, 폴리옥시에틸렌알킬(C8∼C12)페닐설포네이트와 같은 설포네이트의 나트륨염 또는 칼슘염, 알킬(C8∼C12)설페이트, 폴리옥시에틸렌알킬(C8∼C12)설페이트, 폴리옥시에틸렌알킬(C8∼C12)페닐설페이트와 같은 설페이트의 나트륨염 또는 칼슘염, 폴리옥시알킬렌숙시네이트와 같은 숙시네이트의 나트륨염 또는 칼슘염 등의 음이온성 계면활성제, 및 폴리옥시에틸렌알킬(C8∼C12)에테르, 폴리옥시에틸렌알킬(C8∼C12)페닐에테르, 폴리옥시에틸렌알킬(C8∼C12)페닐폴리머와 같은 비이온성 계면활성제를 사용할 수 있다.
상기 희석제는 성상에 따라 고체 희석제와 액체 희석제로 분류할 수 있다. 액체 희석제로는, 물, 톨루엔, 자일렌, 석유 에테르, 식물성 오일, 아세톤, 메틸에틸 케톤, 사이클로헥사논, 산 무수물, 아세토니트릴, 아세토페논, 아밀아세테이트, 2-부타논, 부틸린 카보네이트, 클로로벤젠, 사이클로헥산, 사이클로헥산올, 아세트산의 알킬 에스테르, 디아세톤 알콜, 1,2-디클로로프로판, 디에탄올아민, p-디에틸벤젠, 디에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜 아비에테이트, 디에틸렌 글리콜 부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 메틸 에테르, N,N-디메틸포름아미드, 디메틸 설폭사이드, 1,4-디옥산, 디프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 디벤조에이트, 디프록시톨, 알킬피롤리돈, 에틸 아세테이트, 2-에틸 헥산올, 에틸렌 카보네이트, 1,1,1-트리클로로에탄, 2-헵타논, 알파-피넨, d-리모넨, 에틸 락테이트, 에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜 부틸 에테르, 에틸렌 글리콜 메틸에테르, 감마-부티로락톤, 글리세롤, 글리세롤 아세테이트, 글리세롤 디아세테이트, 글리세롤 트리아세테이트, 헥사데칸, 헥실렌 글리콜, 이소아밀 아세테이트, 이소보르닐 아세테이트, 이소옥탄, 이소포론, 이소프로필벤젠, 이소프로필 미리스테이트, 락트산, 라우릴아민, 메시틸 옥사이드, 메톡시프로판올, 메틸 이소아밀 케톤, 메틸이소부틸 케톤, 메틸 라우레이트, 메틸 옥타노에이트, 메틸 올레에이트, 메틸렌 클로라이드, m-자일렌, n-헥산, n-옥틸아민, 옥타데칸산, 옥틸아민 아세테이트, 올레산, 올레일아민, o-자일렌, 페놀, 폴리에틸렌 글리콜(PEG), 프로피온산, 프로필 락테이트, 프로필렌 카보네이트, 프로필렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르, p-자일렌, 톨루엔, 트리에틸 포스페이트, 트리에틸렌 글리콜, 자일렌설폰산, 파라핀, 광유, 트리클로로에틸렌, 퍼클로로에틸렌, 에틸 아세테이트, 아밀 아세테이트, 부틸 아세테이트, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 메틸 에테르, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 및 고분자량 알콜, 예를 들어, 아밀 알콜, 테트라하이드로푸르푸릴 알콜, 헥산올, 옥탄올, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 글리세롤, N-메틸-2-피롤리돈 등을 사용할 수 있다. 고체 희석제로는 활석, 이산화티탄, 납석 점토, 실리카, 아타펄자이트 점토, 규조토, 석회암, 탄산칼슘, 벤토나이트, 칼슘 몬모릴로나이트, 목화씨 껍질, 통밀가루(wheatmeal), 콩고물, 속돌, 목분, 호두껍질, 리그닌 등을 사용할 수 있다.
물을 증량제로 사용할 경우, 예를 들어 유기용매를 공용매로 사용할 수 있다. 액체 용매로는, 크실렌, 톨루엔 또는 알킬나프탈렌과 같은 방향족 혼합물, 클로로벤젠, 클로로에틸렌 또는 메틸렌 클로라이드와 같은 염소화 방향족 및 염소화 지방족 탄화수소, 사이클로헥산 또는 파라핀, 예를 들어, 광유 분획물, 광유 및 식물유와 같은 지방족 탄화수소, 부탄올 또는 글리콜과 같은 알콜 및 이들의 에테르 및 에스테르, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤 또는 사이클로헥사논과 같은 케톤, 디메틸포름아미드 및 디메틸설폭사이드와 같은 강한 극성 용매를 사용할 수 있으며, 물을 사용할 수 있다.
상기 고형 담체는 예를 들어 암모늄염 및 카올린, 점토, 활석, 쵸크, 석영, 아타펄기트, 몬트모릴로나이트 또는 규조토와 같은 분쇄된 천연 광물, 및 고분산 실리카, 알루미나 및 실리케이트와 같은 분쇄된 합성 광물을 사용할 수 있다. 과립제용 고형 담체는 예를 들어 방해석, 대리석, 경석, 해포석 및 백운석과 같은 분쇄 및 분류된 천연 암석, 및 무기 및 유기 가루의 합성 과립, 및 톱밥, 코코넛 껍질, 옥수수 속대 및 담배줄기와 같은 유기물질의 과립을 사용할 수 있다.
상기 유화제 및/또는 포움 형성제는 예를 들어 비이온성 및 음이온성 유화제, 예를 들어 폴리옥시에틸렌 지방산 에스테르, 알킬아릴 폴리글리콜 에테르와 같은 폴리옥시에틸렌 지방 알콜 에테르, 알킬설포네이트, 알킬설페이트, 아릴설포네이트 또는 단백질 가수분해물이다. 적합한 분산제는 예를 들어 리그닌 설파이트 폐액 및 메틸셀룰로오즈이다. 적합한 접착제는 예를 들어 카복시메틸셀룰로오즈, 아라비아고무, 폴리비닐 알콜 및 폴리비닐 아세테이트와 같은 분말, 과립 또는 라텍스 형태의 천연 및 합성 중합체, 및 세팔린 및 레시틴과 같은 천연 인지질, 및 합성 인지질이 제제에 사용될 수 있다. 그 밖의 첨가제는 광유 및 식물유를 사용할 수 있다. 상기 착색제는 예를 들어 산화철, 산화티탄 및 프루시안 블루 등의 무기안료, 및 알리자린 염료, 아조 염료 및 금속 프탈로시아닌 염료 등의 유기염료 및 철, 망간, 붕소, 구리, 코발트, 몰리브덴 및 아연의 염과 같은 미량 영양소를 사용할 수 있다.
또한, 완화제는 베녹사코르, 클로퀸토세트, 시오메트리닐, 디 클로르미드, 디시클로론, 디에톨레이트 펜클로라졸, 펜클로임, 플루라졸, 플록소페님, 푸릴라졸, 이소옥사디펜, 메펜피르, 메페네이트, 나프탈산 무수물, 2,2,5-트리메틸-3-(디클로로아세틸)-1,3-옥사졸리딘, 4-(디클로로아세틸)-1-옥사-4-아자스피로[4.5]데칸 및 옥사베트리닐로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 조성물은 공지된 다른 살선충제와 혼합하여 사용할 수 있다. 즉석 믹스(ready mix)의 형태로 사용할 수 있으며, 또는 살선충 활성 혼합물이 사용 시에 혼합되는 탱크믹스와 같은 개별 제제 형태로 사용될 수 있다. 살진균제, 살충제, 살비제, 조류 기피제, 성장 물질, 식물 영양제 및 토양 컨디셔너와 같은 다른 공지된 활성 혼합물과의 혼합도 가능하다. 특정 적용 목적을 위해, 특히 발아 후 방법에 적용되는 경우, 제제 중에 추가의 첨가제로서 식물-내약성 광유 또는 식물유(예를 들어 시판 제품 "Rako Binol") 또는 암모늄염, 예를 들면 황산암모늄 또는 티오황산암모늄을 함침시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 살선충 조성물을 선충에 처리하는 단계를 포함하는 살선충 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 전술한 뿌리혹선충병 방제용 조성물을 식물 부위, 토양 또는 종자에 처리하는 단계를 포함하는 뿌리혹선충병의 방제 방법에 관한 것이다.
본 발명의 조성물, 즉, 살선충 조성물 및 뿌리혹선충병 방제 조성물은 예를 들어, 모판 배합물과 혼합하거나 토양에 혼합처리 할 수 있으며, 또는 생장 중인 식물에 관주 처리할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예 등을 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
실시예
실험예 1. 유기산 및 황산구리의 살선충 활성 및 알 부화 억제 활성 조사
(1) 방법
뿌리혹선충 중 하나인 Meloidogyne incognita 2령 유충과 알에 대한 살선충 활성 및 알 부화 억제 활성을 평가하기 위하여, 유기산인 아세트산(Acetic acid), 아크릴산(Acrylic acid), 카프릴산(Caprylic acid), 폼산(Formic acid), 말레산(Maleic acid) 및 옥살산(Oxalic acid)과 황산구리를 사용하여 살선충 활성 및 알 부화 억제활성을 평가하였다.
구체적으로, 뿌리혹선충에 감염된 토마토 뿌리에서 뿌리혹선충 및 알을 얻기 위하여, 상기 뿌리를 수돗물로 씻어내 이물질을 제거하였다. 뿌리를 1 cm로 잘라 0.5% 차아염소산나트륨(sodium hypochlorite) 용액에 넣은 후 1분 동안 분쇄하였다. 분쇄 후, 45 ㎛의 체와 25 ㎛의 체를 이중으로 끼운 체를 사용하여 알을 분리하였다. 상기 분리된 알을 알 부화 억제 활성 실험에 사용하였다. 그리고, 상기 알 부화 억제 활성 실험에서 부화된 유충을 깔대기법(Baermann funnel)을 이용하여 분리하여 살선충 활성 실험에 사용하였다.
한편, 카프릴산은 에탄올에 그 외의 아세트산, 아크릴산, 폼산, 말레산, 옥살산은 멸균 증류수에 용해시켜 사용하였다(유기산 용액). 또한, 황산구리는 멸균 증류수에 용해시켜 사용하였다(황산구리 용액).
<살선충 활성 실험>
뿌리혹선충 유충 50 마리를 96-웰 마이크로플레이트의 각 well에 넣은 다음 유기산 용액 및 황산구리 용액을 1% 처리하여 well 당 최종 부피가 100 μl 되도록 하였으며, 최종 농도가 0.046, 0.12, 0.37, 1.1, 3.3 및 10 mmol/L가 되도록 하였다. 시료가 잘 섞이도록 96-웰 플레이트를 30 초간 교반한 후, 상대습도 100% 플라스틱 통에 넣어 실온 보관하였다. 대조구로 1% 에탄올을 처리하였다.
<알 부화 억제 활성 실험>
뿌리혹선충 유충 50 마리 대신 뿌리혹선충 알 150개를 사용한 것을 제외하고는, 살선충 활성 실험과 동일한 방법으로 실험을 진행하였다.
(2) 결과
살선충 활성은 유기산 용액 및 황산구리 용액 처리 3일 후, 알 부화 억제 활성은 14일 후, 광학 도립현미경을 사용하여 하기 식 1 및 식 2를 통해 계산하였다.
<식 1>
살선충율(%) = [(처리구의 치사율-대조구의 치사율)/(100-대조구의 치사율)] × 100
<식 2>
알 부화 억제율(%) = [(C-T)/C] × 100
상기 식 2에서 C는 대조구의 알 부화율을 및 T는 처리구의 알 부화율을 나타내며, 알 부화율은 하기 식 3으로 계산될 수 있다.
<식 3>
알 부화율(%) = 유충의 수/[알의 수 + 유충의 수] × 100
상기 계산된 살선충율(A) 및 알 부화 억제율(B)을 도 1에 나타내었다.
도 1 A에 나타난 바와 같이, 처리 후 3일 뒤 말레산, 폼산 및 황산구리는 각각 0.37 mmol/L, 1.1 mmol/L, 1.1 mmol/L 농도에서 살선충율이 100%로 M. incognita에 대한 강한 살선충 활성을 보였다. 그 외, 아세트산, 아크릴산, 카프릴산 및 옥살산은 1.1 mmol/L 이상의 농도에서 100% 살선충율을 보였다.
또한, 도 1 B에 나타난 바와 같이, 말레산 및 폼산은 0.37 mmol/L 농도에서 각각 87.47%와 28.67%의 M. incognita 알 부화 억제율을 보였으며, 그 외, 황산구리, 카프릴산, 옥살산, 아세트산 및 아크릴산은 0.37 mmol/L 농도에서 18.05%, 0.99%, 0.91%, 0.07% 및 0.00%의 알 부화 억제율을 보였다.
이러한 결과는, 말레산 및 폼산이 본 실험예에서 사용된 다른 유기산보다 더 강한 살선충 활성을 나타내며, 황산구리 또한 M. incognita 2령 유충 방제에 효과적임을 나타낸다.
따라서, 이하 유기산 중 높은 살선충 활성을 나타낸 말레산 및 폼산을 황산구리와 혼합하여 혼합물의 M. incognita 2령 유충 방제 시너지효과 실험을 진행하였다.
실험예 2. M. incognita 2령 유충 방제에 대한 말레산 이성질체와 폴리말레산의 효과
(1) 방법
M. incognita 2령 유충에 대한 살설충 활성이 가장 우수한 말레산의 이성질체인 퓨마릭산(Fumaric acid)과 말레산의 중합체인 폴리말레산의 살선충 활성 효과의 차이를 조사하였다.
구체적으로, 말레산, 퓨마릭산 및 폴리말레산을 멸균 증류수에 용해한 후, 각각의 시료를 선충 유충현탁액에 1% 처리하여 최종농도가 0.3125, 0.625, 1.25, 2.5, 5 그리고 10 mmol/L가 되도록 하였다. 대조구로 1% 에탄올을 처리하였다. 처리 후 시료가 잘 섞이도록 96-웰 플레이트를 30초간 교반한 후, 상대습도 100% 플라스틱 통에 넣어 실온 보관하였다.
(2) 결과
시료 처리 3일 후, 광학 도립현미경을 사용하여, 전술한 식 1을 통해 살선충율(%)를 계산하였다.
상기 계산된 살선충율을 도 2에 나타내었다.
도 2에 나타난 바와 같이, 말레산은 0.625 mmol/L의 농도에서 100%의 살선충율을 보였다. 반면, 폴리말레산은 5 mmol/L의 농도에서 100% 살선충율을 보였으며, 이성질체인 퓨마릭산은 최도 농도 10 mmol/L에서도 100%의 살선충율을 나타내지 않았다.
이러한 결과는 말레산의 이성질체인 퓨마릭산은 말레산보다 M. incognita 2령 유충 살설충 활성이 현저히 낮다는 것을 나타내며, 폴리말레산 또한 말레산에 비해 살선충 활성이 낮다는 것을 나타낸다.
실험예 3. 말레산 , 폼산 및 황산구리의 M. incognita 2령 유충 살선충율 최소 농도 측정
(1) 방법
말레산, 폼산 및 황산구리의 M. incognita 2령 유충에 대한 100% 살선충율 최소 농도를 측정하였다.
구체적으로, 말레산, 폼산 및 황산구리 각각의 M. incognita 2령 유충의 100% 살선충율 최소 농도를 조사하기 위하여, 말레산, 폼산 및 황산구리를 멸균 증류수에 용해한 후, 각각의 시료를 선충 유충현탁액에 1% 처리하여 최종농도가 0.3125, 0.625, 1.25, 2.5, 5 그리고 10 mmol/L가 되도록 하였다. 대조구로 1% 에탄올을 처리하였다. 처리 후 시료가 잘 섞이도록 96-웰 플레이트를 30초간 교반한 후, 상대습도 100% 플라스틱 통에 넣어 실온 보관하였다.
(2) 결과
시료 처리 3일 후, 광학 도립현미경을 사용하여, 전술한 식 1인 살선충율(%) 식을 이용하여 살선충율 100% 최소 농도를 조사하였다.
그 결과, 말레산, 폼산 및 황산구리 모두 M. incognita 2령 유충의 100% 살선충율 최소 농도는 0.625 mmol/L로 나타났다.
실험예 4. 말레산과 황산구리 또는 폼산과 황산구리 혼합물의 M. incognita 2령 유충 방제에 대한 시너지 효과
(1) 방법
말레산과 황산구리의 혼합물 또는 폼산과 황산구리의 혼합물의 살선충 활성을 평가하기 위하여, 말레산, 폼산 연속 희석액을 황산구리 연속 희석액과 혼합 후 체커보드 희석 분석법을 사용하여 M. incognita 2령 유충에 대한 살선충 시너지 효과에 대해 조사하였다.
구체적으로, 말레산, 폼산 및 황산구리의 100% 살선충율 최소 농도(최소 억제 농도, MIC)인 0.625 mmol/L의 시료를 각각 0.625, 0.312, 0.156, 0.078, 0.039 및 0.019 mmol/L으로 연속적으로 희석한 후, 체커보드 희석 방법을 사용하여 말레산과 황산구리의 혼합물 또는 폼산과 황산구리의 혼합물의 살선충 활성 시너지 효과를 평가하였다.
(2) 결과
시너지 효과는 하기 4를 통해 계산하였다. 상기 식 4에서 유기산은 혼합물에 사용된 말레산 또는 폼산을 나타낸다.
<식 4>
분할 저해 농도 지수 (FICI) = (혼합물 내 유기산 최저 농도/유기산 최저 농도) + (혼합물 내 황산구리 최저 농도/황산구리 최저 농도)
계산 결과, FICI0가 ≤0.5이면 상승을, 0.5<FICD≤0.75이면 부분 상승을, 0.75<FICD≤1.0이면 상가를, 1.0<FICD≤4.0이면 무차별을, FICD>4.0이면 길항을 나타낸다.
체커보드 희석 방법을 사용하여 말레산과 황산구리의 혼합물 또는 폼산과 황산구리의 혼합물의 살선충 활성 시너지 효과를 평가하였고, 가장 낮은 FICI값을 보이는 비율을 표 1에 나타내었다.
Compounds MIC (mmol/L) FIC FICI
Alone With Copper sulfate
Formic acid 0.625 0.625 0.3125 1 0.5 1.5
Maleic acid 0.625 0.3125 0.3125 0.5 0.5 1
0.625 0.3125 0.1562 0.5 0.25 0.75
0.625 0.1562 0.3125 0.25 0.5 0.75
0.625 0.0781 0.3125 0.12 0.5 0.62
표 1에 나타난 바와 같이, 폼산과 황산구리 사이에는 상가 및 상승 효과는 나타나지 않았다.
이에 비하여 말레산과 황선구리 사이의 경우, 말레산 0.0781 mM 및 황산구리 0.3125 mM의 혼합물에서는 FICI값이 0.62로 부분 상승 효과를 보였으며, 표 1의 다른 혼합물들에서도 부분 상승 효과를 보이는 것으로 나타나 말레산과 황산구리를 혼합하여 처리할 경우 각종 식물에 발병하는 뿌리혹선충병의 방제에 있어 상승효과가 기대된다.
실험예 5. 상가 효과를 가지는 말레산과 황산구리의 혼합물의 뿌리혹선충 억제 활성(In vivo )
(1) 방법
실험예 4에서 상가 효과를 나타낸 말레산과 황산구리의 혼합물의 뿌리혹선충 억제 활성(in vivo)실험을 전남대학교 온실(25±5℃)에서 진행하였다. in vivo 실험에서는 식물로 토마토를 사용하였다.
상기 토마토는 씨앗을 심을 화분과 상토를 사용하여 토마토 씨앗을 심은 후, 3~4 엽기의 토마토가 될 때까지 3 주 동안 재배하였다. 3 주 뒤 3~4 엽기 토마토를 공기 건조 및 멸균된 토양과 상토(1:1, v/v)를 함유한 9 cm 플라스틱 화분에 옮겨 심었다. 뿌리혹선충에 감염된 토마토 뿌리에서 얻은 10,000개의 뿌리혹선충 알을 마이크로파이펫을 사용하여 무접종구를 제외한 각각의 옮겨진 토마토에 접종하였다. 알 접종 후 1시간 후 무접종구를 제외한 각각의 샘플에 (20 ml/pot) 뿌리가 젖도록 말레산, 황산구리, 말레산과 황산구리 혼합물 및 대조구 물질을 주입하였다.
말레산, 황산구리 및 말레산과 황산구리의 혼합물은 수화제 제형으로 500배 희석 샘플을 사용하였으며, 대조구는 2,000배 희석 선충탄을 사용하였다.
말레산, 황산구리 및 말레산과 황산구리의 혼합물의 수화제 제조는, 각각 말레산 3g, 황산구리 3g, 말레산 1.5g + 황산구리 1.5g을 총 7g의 수화제 재료(카오린 4.5g, CD-SDS 0.5g, CR-WP100 0.5g, 화이트 카본 1.5g)와 혼합하고, 분쇄기에 갈아서 제조하였다.
말레산 수화제, 황산구리 수화제, 말레산과 황산구리의 혼합물의 수화제, 대조구, 무처리 및 무접종 처리는 4 반복 완전임의 배치법으로 배열되었다.
(2) 결과
첫 번째 처리 후, 6 주 후에 토마토 뿌리를 씻어 토양을 제거하고 발생한 gall(혹병)을 조사하였다. Galling index(GI)는 뿌리에서 발생한 gall의 양을 다음과 같은 수치로 나타내었다.
- 0: 1-10%
- 1: 11-20%
- 2: 21-50%
- 3: 51-80%
- 4: 81-90%
- 5: 91-100%
또한, 방제가는 하기 식 5를 통해 계산하였다.
<식 5>
방제가(%) = [(무처리구의 뿌리혹지수 - 처리구의 뿌리혹지수)/무처리구의 뿌리혹지수] × 100
상기 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
Treatment† Gall index Control value (%)
MA-WP30 (Х500) 2.25 ± 0.25 c* 37.93 ± 6.90 cd
CS-WP30 (Х500) 2.63 ± 0.22 d 27.59 ± 5.97 d
MIX-WP30 (Х500) 1.75 ± 0.43 b 51.72 ± 11.95 b
S (Х2000) 0.00 ± 0.00 a 100.00 ± 0.00 a
Untreated control 3.63 ± 0.22 e -
상기 표 2는 말레산 수화제(MA-WP30), 황산구리 수화제(CS-WP30), 말레산과 황산구리의 혼합물 수화제(MIX-WP30)의 토마토 뿌리혹선충병에 대한 방제효과를 나타낸다. 구체적으로, MA-WP30 (×500)은 MA-WP30 500배 희석, CS-WP30 (×500)은 CS-WP30 500배 희석, MIX-WP30 (×500)은 MIX-WP30 500배 희석, S (×2,000)는 Sunchungtan (150 μg/mL fosthiazate) 2,000 배 희석을 나타낸다.
상기 표 2 에 나타난 바와 같이, 말레산 수화제(MA-WP30), 황산구리 수화제(CS-WP30) 및 말레산과 황산구리의 혼합물 수화제(MIX-WP30)의 처리는 각각 37. 93%, 27.59% 및 51.72%의 뿌리혹 형성 감소를 가지는 것으로 나타났다. 이는 대조구인 선충탄 100% 뿌리혹 형성물 감소 보다는 낮은 결과였다.
그러나 도 3에 나타난 바와 같이, 말레산과 황산구리의 혼합물 수화제(MIX-WP30)은 말레산 수화제(MA-WP30) 및 황산구리 수화제(CS-WP30)보다 상당히 높은 방제가를 보이며, 이는 M. incognita 방제를 위한 시너지 효과가 나타났다는 것을 의미한다.
또한, 하기 표 3은 Meloidogyne incognita에 감염된 토마토 식물에 대한 말레산 수화제(MA-WP30), 황산구리 수화제(CS-WP30), 말레산과 황산구리의 혼합물 수화제(MIX-WP30)의 식물 성장효과를 나타낸다.
Treatment† Fresh root Fresh shoot
Weight (g) Length (cm) Weight (g) Length (cm)
MA (Х500) 3.31 ± 0.65 a* 25.00 ± 4.08 a 34.85 ± 4.24 ab 53.75 ± 6.85 a
CS (Х500) 2.88 ± 0.28 a 27.00 ± 3.46 a 37.15 ± 4.27 ab 56.00 ± 5.10 a
MIX (Х500) 2.90 ± 0.80 a 27.00 ± 3.16 a 36.08 ± 3.60 ab 53.50 ± 7.59 a
S (Х2000) 3.09 ± 1.24 a 26.75 ± 4.57 a 29.46 ± 6.72 bc 51.50 ± 7.72 a
Untreated control 2.22 ± 0.21 b 28.25 ± 2.87 a 25.12 ± 5.87 c 54.25 ± 8.30 a
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 말레산 수화제(MA-WP30), 황산구리 수화제(CS-WP30) 및 말레산과 황산구리의 혼합물 수화제(MIX-WP30)의 500배 희석 처리한 토마토 식물의 무게 성장은 처리하지 않은 대조군에 비해 상당히 증가한 것을 보였으며, 식물 독성 증상은 나타나지 않았다.
실험예 6. 상가 효과를 나타낸 말레산과 황산구리 혼합물의 뿌리혹선충 억제 활성(현장, Field)
(1) 방법
실험예 5에서 상가 효과를 나타낸 말레산과 황산구리의 혼합물의 뿌리혹선충 억제 활성(Field) 실험은 2017년 6~8월 대한민국 충청남도 부여군 부여읍 자왕리에 위치한 뿌리혹선충이 자연적으로 감염된 멜론 밭에서 진행되었다.
현장 실험에 사용된 식물은 멜론으로, 멜론 씨앗을 온실 안에서 상토와 함께 씨앗 트레이에 심은 후 3주 뒤 멜론을 토양으로 이식하였다. 현장 실험에는 실험예 5의 in vivo 실험에서 가장 우수한 방제가를 나타낸 (1) 말레산과 황산구리의 혼합물 수화제(MIX-WP30) 500배 희석 샘플과 (2) 대조구로 2,000배 희석 선충탄, (3) 무처리 샘플을 처리하였다.
3 개의 처리구는 15 반복 완전임의 배치법으로 배열하였으며, 각 처리는 4 m2(1*4 m2) 구획으로 구성되었다. 10 일 간격으로 무처리구를 제외한 나머지 2 구획에 말레산과 황산구리의 혼합물 수화제(MIX-WP30) 500배 희석액과 대조구인 선충탄 2,000배 희석액을 각각 100 ml씩 멜론 뿌리 주변 토양에 주입하였다.
(2) 결과
말레산과 황산구리 혼합물의 수화제(MIX-WP30) 500배 희석액 처리 60 일 후, 멜론의 뿌리를 확인해 in vivo 실험에서 설명한 Gall index를 사용하여 뿌리혹 형성을 확인하였다. 또한, 30 일, 60 일 후에는 토양 시료를 채취하여 Baermann 깔때기법을 사용하여 채취 토양에 존재하는 선충의 수를 확인하였다.
상기 결과를 도 4 및 표 4에 나타내었다.
Number of nematodes in 100 g soil
Treatment† 30 days after
first treatment		 60 days after
first treatment		 Galling index Control value (%)
MIX (x 500) 390 ± 140 a* 526 ± 383 a 1.20 ± 0.28 a 46.73 ± 12.56 a
S (x 2000) 410 ± 290 a 1067 ± 348 a 1.16 ± 0.07 a 48.38 ± 3.24 a
Untreated control 3293 ± 510 b 1322 ± 795 a 2.25 ± 0.36 b -
표 4는 Meloidogyne incognita가 자연적으로 감염된 필드에서 멜론 식물에 대한 말레산과 황산구리 혼합물의 수화제(MIX-WP30)의 뿌리혹선충병에 대한 방제효과를 나타낸다. 구체적으로 MIX-WP30 (×500)는 MIX-WP30 500배 희석, S (×2,000)는 Sunchungtan (150 μg/mL fosthiazate) 2,000배 희석을 나타낸다.
상기 도 4 및 표 4에 나타난 바와 같이, 자연적으로 뿌리혹선충에 오염된 현장에서 말레산과 황산구리의 혼합물 수화제(MIX-WP30) 500배 희석액 처리구는 46.73%의 방제가로 상당히 효과적으로 뿌리혹선충을 억제하는 것으로 나타났다. 이는 선충탄의 방제가인 48.38%와도 유사한 것으로 나타났다.
또한, 말레산과 황산구리 혼합물 수화제(MIX-WP30) 500배 희석액을 처리한 토양을 무처리구, 선충탄 2,000배 처리구와 선충 밀도를 비교하였을 때 상기 선충 밀도가 현저하게 감소되는 것으로 나타났다.

Claims (10)

  1. 말레산 및 황산구리를 포함하며,
    말레산의 농도는 0.01 내지 10 mmol/L이고,
    황산구리의 농도는 0.01 내지 10 mmol/L인 살선충 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    선충은 Meloidogyne incognita, Meloidogyne acronea, Meloidogyne arenaria, Meloidogyne artiellia, Meloidogyne brevicauda, Meloidogyne chitwoodi, Meloidogyne coffeicola, Meloidogine exigua, Meloidogyne fruglia, Meloidogyne gajuscus, Meloidogyne hapla, Meloidogyne incognita, Meloidogyne javanica, Meloidogyne enterolobii, Meloidogyne naasi, Meloidogyne partityla 및 Meloidogyne thamesi로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상인 살선충 조성물.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    조성물은 수화제, 현탁제, 유제, 유탁제, 미탁제, 액제, 분산성 액제, 입상수화제, 입제, 분제, 액상수화제, 수면부상성입제 또는 정제인 살선충 조성물.
  5. 말레산 및 황산구리를 포함하며,
    말레산의 농도는 0.01 내지 10 mmol/L이고,
    황산구리의 농도는 0.01 내지 10 mmol/L인 뿌리혹선충병 방제용 조성물.
  6. 삭제
  7. 제 5 항에 있어서,
    조성물은 수화제, 현탁제, 유제, 유탁제, 미탁제, 액제, 분산성 액제, 입상수화제, 입제, 분제, 액상수화제, 수면부상성입제 또는 정제인 뿌리혹선충병 방제용 조성물.
  8. 제 1 항에 따른 살선충 조성물을 선충에 처리하는 단계를 포함하는 살선충 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    선충은 Meloidogyne incognita, Meloidogyne acronea, Meloidogyne arenaria, Meloidogyne artiellia, Meloidogyne brevicauda, Meloidogyne chitwoodi, Meloidogyne coffeicola, Meloidogine exigua, Meloidogyne fruglia, Meloidogyne gajuscus, Meloidogyne hapla, Meloidogyne incognita, Meloidogyne javanica, Meloidogyne enterolobii, Meloidogyne naasi, Meloidogyne partityla 및 Meloidogyne thamesi로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상인 살선충 방법.
  10. 제 5 항에 따른 뿌리혹선충병 방제용 조성물을 식물부위, 토양 또는 종자에 처리하는 단계를 포함하는 뿌리혹선충병의 방제방법.
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